機(jī)械制造課后題答案

1、1.2 何謂切削用量三要素？怎樣定義？如何計算？答：切削用量三要素：切削速度Vc、進(jìn)給量f、背吃刀量ap；切削速度Vc：主運(yùn)動的速度，大多數(shù)切削加工的主運(yùn)動采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動?；匦w（刀具或工件）上外圓或內(nèi)孔某一點的切削速度計算公式如下： m/s或m/min式中 d工件或刀具上某一點的回轉(zhuǎn)直徑（mm）; n 工件或刀具的轉(zhuǎn)速（r/s或r/min）。進(jìn)給量f：進(jìn)給速度Vf是單位時間的進(jìn)給量，單位是mm/s (mm/min)。進(jìn)給量是工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周時兩者沿進(jìn)給運(yùn)動方向的相對位移，單位是mm/r（毫米/轉(zhuǎn)）。對于刨削、插削等主運(yùn)動為往復(fù)直線運(yùn)動的加工，雖然可以不規(guī)定進(jìn)給速度卻需要規(guī)定間歇進(jìn)給量，其單

2、位為mm/d.st（毫米/雙行程）。對于銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪滾刀等多刃切削工具，在它們進(jìn)行工作時，還應(yīng)規(guī)定每一個刀齒的進(jìn)給量fz，季后一個刀齒相對于前一個刀齒的進(jìn)給量，單位是mm/z(毫米/齒)。 Vf = f .n = fz . Z . n mm/s或mm/min背吃刀量ap:對于車削和刨削加工來說，背吃刀量ap為工件上已加工表面和待加工表面的垂直距離，單位 mm。外圓柱表面車削的切削深度可用下式計算： mm對于鉆孔工作 ap = mm 上兩式中 為已加工表面直徑mm； 為待加工表面直徑mm。1.3 刀具切削部分有哪里結(jié)構(gòu)要素？試給這些要素下定義。(1) 前刀面: 前刀面Ar是切屑流過的表

3、面。根據(jù)前刀面與主、副切屑刃相毗鄰的情況分：與主切屑刃毗鄰的稱為主前刀面；與副切屑刃毗鄰的稱為副前刀面。(2) 后刀面: 后刀面分為主后刀面與副后刀面。主后刀面Aa是指與工件加工表面相面對的刀具表面。副后刀面是與工件已加工表面相面對的刀具表面。(3) 切屑刃：切削刃是前刀面上直接進(jìn)行切削的邊鋒，有主切削刃和副切屑刃之分。主切削刃指前刀面與主后刀面相交的鋒邊；副切削刃指前刀面與副后刀面相交的鋒邊。(4) 刀尖：刀尖可以是主、副切削刃的實際交點，也可以是主副兩條切削刃連接起來的一小段切削刃，它可以是圓弧，也可以是直線，通常都稱為過渡刃。1.7 確定一把單刃刀具切削部分的幾何形狀最少需要哪幾個基本角

4、度？答：前角o 后角o 主偏角r 刃傾角s.1.12 刀具切削部分材料應(yīng)具備哪些性能？為什么？答：切削加工是，由于變形與摩擦，刀具承受了很大的壓力和很高的溫度。作為刀具材料應(yīng)滿足一下基本性能要求：高度硬度和耐磨性；足夠的強(qiáng)度和韌性；高的耐熱性；良好的工藝性；良好的經(jīng)濟(jì)性；1.13 普通高速鋼有哪幾種牌號，它們主要的物理，機(jī)械性能如何，適合于作什么刀具？答：鎢鋼 典型牌號為W18Cr4V（簡稱W18）. 有良好的綜合性能在600時其高溫硬度為HRC48.5，可以制造各種刀具。淬火時過熱傾向??；含釩量少，磨加工性好；碳化物含量高，塑性變形抗力大；但碳化物分布不均勻，影響薄刃刀具或小截面刀具的耐用度

5、；強(qiáng)度和韌性顯得不夠；熱塑性差，很難用作熱成形方法制造的刀具（如熱軋鉆頭）。 鎢鉬鋼 典型牌號為W6Mo5Cr4V2(簡稱M2) 。碳化物分布細(xì)小均勻，具有良好的機(jī)械性能，抗彎強(qiáng)度比W18高10%15%，韌性高50%60%?？勺龀叽巛^小、承受沖擊力較大的刀具熱塑性能特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性好，目前各國廣為應(yīng)用。1.14 常用的硬質(zhì)合金有哪些牌號，它們的用途如何，如何選用？答：（1）YG（K）類，即WC-Co類硬質(zhì)合金；牌號有YG6、YG3X、YG6X，此類合金韌性、磨削性、導(dǎo)熱性較好，較適于加工產(chǎn)生崩卒切屑、在沖擊切削國作用在刃囗附近的脆性材料，如鑄鐵、有色金屬及其合金以及導(dǎo)熱

6、系數(shù)低的不銹鋼和對刃口韌性要求高的鋼料等。（2）YT（P）類，即WC-TiC-Co類硬質(zhì)合金；牌號有YT5、YT14、YT30，此類合金有較高的硬度和耐磨性，抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和抗氧化能力好；但抗彎強(qiáng)度、磨削性能和導(dǎo)熱系數(shù)下降低溫脆性大、韌性差。適于高切削鋼料。（3）YW（M）類，即WC-TiC-TaC-Co類硬質(zhì)合金；牌號有YW1、YW2，既可用于加工鑄鐵，也可加工鋼，因而又有通用硬質(zhì)合金之稱。附加：請繪畫圖1.11（Page 9,重要，掌握）2.2(1) 帶狀切屑 外形呈帶狀;(2) 擠裂切屑 切屑上與前刀面接觸的一面較光滑,其背面局部開裂成節(jié)狀;(3) 單元切屑 切屑沿厚度斷裂成均勻的顆粒狀

7、;(4) 崩碎切屑 切屑層幾乎不經(jīng)過塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂,切屑呈不規(guī)則的細(xì)粒狀.塑性高的材料不易斷裂,易形成帶狀切屑. 當(dāng)塑性變形尚未達(dá)到斷裂點就被切離時出現(xiàn)了帶狀切屑,變形后達(dá)到斷裂就形成擠裂切屑或單元切屑. 在切削脆性材料時,容易產(chǎn)生崩碎切屑.2.7切削合力分為 主切削力Fz, 切深抗力Fy, 進(jìn)給抗力Fx, 這樣能更好地研究切削力的計算和變化規(guī)律,它直接影響刀具,機(jī)床,夾具的設(shè)計和使用.主切削力Fz: 它是最大的一個分力,它消耗了切削總功率的95%左右,是設(shè)計與使用刀具的主要依據(jù),并用于驗算機(jī)床夾具主要零部件的強(qiáng)度和剛度以及機(jī)床電動機(jī)功率.切深抗力Fy: 它不消耗功率,但在機(jī)床工件夾具

8、刀具所組成的工藝系統(tǒng)剛性不足時,是造成振動的主要因素.進(jìn)給抗力Fx: 它消耗了總功率5%左右,它是驗算機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)主要零部件強(qiáng)度和剛性的依據(jù).2.8 答： 當(dāng)切削用量ap，f 和vc增大時，變形和摩擦加劇，切削功增大，切削溫度提高。但背吃刀量ap增大后，切削與刀具接觸面積以相同比例增大，散熱條件顯著改善，進(jìn)給量f增大，切削與前刀面接觸長度增加，散熱條件有所改善；切削速度增高，雖使切削力減少，但切削與前刀面接觸長度減短，散熱較差。2.11 答： 刀具耐用度是指刃磨后的刀具從開始至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所用時間的切削時間，用T分鐘表示。刀具耐用度還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的切削路程Lm或加工出的零

9、件數(shù)N表示。(1) 最高生產(chǎn)率耐用度Tp，所確定的Tp能達(dá)到最高生產(chǎn)率。(2) 最低生產(chǎn)成本耐用度Tv，所確定的耐用度能保證加工成本最低，亦即使加工每一個零件的成本最低。2.13 什么叫工件材料的切削加工性？評定材料切削加工性有哪些指標(biāo)？如何改善材料的切削加工性？答：1、工件材料的切削加工性是指工件材料被切削成合格零件的難易程度。2、主要指標(biāo)：（1）刀具耐用度指標(biāo)；（2）加工表面粗糙度指標(biāo)；3、改善材料切削加工性的措施：（1）調(diào)整化學(xué)成分；（2）材料加工前進(jìn)行合適的熱處理；（3）選擇加工性好的材料狀態(tài)；（4）其它2.14 切削液有什么作用？有哪些種類？如何選用？答：、作用：冷卻作用；潤滑作用；

10、洗滌與防銹作用。2、種類：水溶液、切屑油、乳化液、極壓切屑油和極壓乳化液。3、選用：（1）、水溶液主要起冷卻作用，故水溶液就是以水為主要成分并加入防銹添加劑的切屑液。常用的有電解水溶液和表面活性水溶液。前者主要用在磨屑、鉆孔和粗車的等情況；后者常用于精車、精銑和鉸孔等。（2）、切屑油主要起潤滑作用，種類多種多樣，普通切屑、攻絲可用機(jī)油；在精加工有色金屬和鑄鐵時常選用煤油或煤油與礦物油的混合物；普通孔或深孔精加工可用煤油或煤油與機(jī)油的混合物；在螺紋加工時，多采用蓖麻油或豆油等。（3）、乳化液是在切屑加工中使用的比較廣的切屑液，生產(chǎn)中使用的乳化液是由乳化劑和水配制成的，濃度低的乳化液含水比例多，主

11、要起冷卻作用，適用于精加工和磨屑；濃度高的乳化液主要起潤滑作用，適用于精加工。（4）、極壓切屑油和極壓乳化液是指在切屑油或乳化液中加入硫、氯、磷和極壓添加劑，能在高溫下提高冷卻和潤滑的效果的特別液體。主要用在精加工、關(guān)鍵工序和難加工材料切屑中等。2.17 前角有什么功用？如何進(jìn)行合理選擇？答：1、功用：前角主要影響切削過程中的變形和摩擦，同時又影響刀具的鋒利程度和刃口強(qiáng)度。2、前角的合理選擇應(yīng)由以下三方面要求決定：（1）工件材料：工件材料的強(qiáng)度、硬度低，塑性大，前角應(yīng)取大值；反之應(yīng)取較小的前角。（2）刀具材料：刀具材料強(qiáng)度韌性高，前角可取大值，反之則取小值。（3）加工工藝：粗加工時，前角應(yīng)取較

12、小的值，而精加工時，可取較大的值2.21 什么叫合理的切削用量?它和刀具使用壽命、生產(chǎn)率和加工成本有什么關(guān)系？答：1、合理的切削用量是指合理選擇切削用量參數(shù)ap、f、vc，使切削滿足設(shè)定要求。 2、關(guān)系：切削用量選低時，會延長使用壽命、降低生產(chǎn)效率、增加生產(chǎn)成本；切削用量選高時，會加速刀具磨損，縮短使用壽命、降低加工質(zhì)量，增加磨刀時間和磨刀費用，提高生產(chǎn)效率和增加生產(chǎn)成本。3.7 在CA6140型臥式車床上車削下列螺紋：米制螺紋 P=3mm；P=8mm，K=2英制螺紋 = 牙/in模數(shù)螺紋 m=4mm，K=2米制螺紋 P=48mm寫出其傳動路線表達(dá)式，并說明車削這些螺紋時，可開用的主軸轉(zhuǎn)速范圍

13、及其理由。解：1.米制螺紋P=3mm; p=8mm,k=2.P=3mm時,由L=7U基*U倍得,取U基=12/7,U倍=1/4.主軸轉(zhuǎn)速范圍可選101400 r/min.傳動路線如下: 主軸VIP=8mm，K=2時,需擴(kuò)大機(jī)構(gòu),取U擴(kuò)=4時,取U基=8/7,U倍=1/2.主軸轉(zhuǎn)速范圍可選40125 r/min.傳動路線如下: 主軸VI2.英制螺紋a=4*1/2 牙/in當(dāng)a=4*1/2 牙/in時,由a=7/4*U基/U倍得,取U基=9/7,U倍=1.主軸轉(zhuǎn)速范圍可選101400 r/min.傳動路線如下: 主軸VI3.模數(shù)螺紋m=4mm,k=2.m=4mm,k=2時,m=7/(4*k)*U基

14、*U倍,取U基=8/7,U倍=1,U擴(kuò)=4.主軸轉(zhuǎn)速范圍可選40125 r/min.傳動路線如下: 主軸VI4.米制螺紋P=48mm.P=48mm時,由L=7U基*U倍得,取U基=12/7,U倍=1,U擴(kuò)=4.主軸轉(zhuǎn)速范圍可選40125 r/min.傳動路線如下:主軸VI3.81) 證明f橫0.5f縱解:F縱=1(主軸)××××××u基×××u倍×××××××××2.5×12F縱0.71×u基&#

15、215;u倍F橫=1(主軸)××××××u基×××u倍××××××× ×××5F橫=0.355×u基×u倍所以f橫0.5f縱2) 計算主軸高速轉(zhuǎn)動時能擴(kuò)大的螺紋倍數(shù),并進(jìn)行分析3) 分析車削徑節(jié)螺紋時的傳動路線,列出運(yùn)動平衡式,說明為什么此時能車削出標(biāo)準(zhǔn)的徑節(jié)螺紋解：徑節(jié)螺紋的導(dǎo)程排列的規(guī)律與英制螺紋相同，只是含有特殊因子25.4。車削徑節(jié)螺紋時，可采用英制螺紋的傳動路線，但掛輪需換為&

16、#215;，其運(yùn)動平衡式為LDP=1（主軸）×××××××u倍×12由于式中××所以只需變換 u基和u倍可車削出常用的螺紋徑節(jié)。4) 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速分別為40、160及400r/min時，能否實現(xiàn)螺距擴(kuò)大4及16倍？為什么？解:由擴(kuò)大導(dǎo)程可知:當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為10-32r/min時,u擴(kuò)=16當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為40-125r/min時,u擴(kuò)=4則當(dāng)轉(zhuǎn)速為40r/min時,可實現(xiàn)螺距擴(kuò)大4倍,當(dāng)轉(zhuǎn)速為160r/min和400r/min時都不能實現(xiàn).5) 為什么用絲杠和光杠分別擔(dān)任切削螺紋和車削進(jìn)給的傳動？如果只

17、用其中一個，既切削螺紋又傳動進(jìn)給，將會有什么問題？解: 絲杠：絲杠能帶動大拖板作縱向移動，用來車削螺紋。光杠 :機(jī)動進(jìn)給時傳遞運(yùn)動。通過光杠可把進(jìn)給箱的運(yùn)動傳遞給溜板箱，使刀架作縱向或橫向進(jìn)給運(yùn)動。絲杠是車床中主要精密件之一，一般不用絲杠自動進(jìn)給，以便長期保持絲杠的精度。如果只用其中一個就會影響它的精度.6) 為什么在主軸箱中有兩個換向機(jī)構(gòu)？能否取消其中一個？溜板箱內(nèi)的換向機(jī)構(gòu)有什么用處？解:主軸箱的兩個換向機(jī)構(gòu)分別是為主軸的正反轉(zhuǎn)與刀架的橫縱向進(jìn)給.為完成各種加工工序,工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具的進(jìn)給是必須的,所以其中任何一個都不能少.溜板箱中的換向機(jī)構(gòu)是用來變換縱橫走刀方向的.7) 說明M3，M

18、4和M5的功用？是否可取消其中之一？解：離合器M3可使XII和XIV接合或脫離,M4可使XIV和XVII軸接合或脫離,兩離合器接合或脫離情況不同時可用于車削不同螺紋.車削米制螺紋時,M3、M4都要脫離；車制英制螺紋時，M3接合，M4脫離。M5可控制XVII和XVIII接合或脫離。每個離合器都有自己特有的功用，不可減少。8) 溜板箱中為什么要設(shè)置互鎖機(jī)構(gòu)？解：為了避免損壞機(jī)床，在接通機(jī)動進(jìn)給或快速移動時，開合螺母不應(yīng)該閉合。反之，合上開合螺母時，就不允許接通機(jī)動進(jìn)給和快速移動。所以，溜板箱要設(shè)互鎖機(jī)構(gòu)。3.93.245.2 什么叫工序、工位和工步？（1）工序： 一個（或一組）工人，在一個固定的地

19、點（一臺機(jī)床或一個鉗工臺），對一個在（或同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。它是工藝過程的基本單元，又是生產(chǎn)計劃和成本核算的基本單元。（2）工位：為了減少工序中裝夾次數(shù)，常采用回轉(zhuǎn)工作臺或回轉(zhuǎn)夾具，是工件在一次安裝中，可先后在機(jī)床上占有不同的位置進(jìn)行連續(xù)加工，每一個位置所完成的那部分工序，稱為一個工位。(3) 工步：工步是工序的組成單位。在被加工表面、切削用量（指切削速度。背吃刀量）、切削刀具均保持不變的情況下所完成的那部工序，稱工步。5.3 什么叫基準(zhǔn)？粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)選擇原則有哪些？答：零件圖上或?qū)嶋H的零件上，用來確定一些點、線、面位置時所依據(jù)的那些點、線、面稱為基準(zhǔn)。粗基

20、準(zhǔn)選擇原則：（1） 選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。（2） 某些表面不需加工，則應(yīng)選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)。（3） 選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準(zhǔn)，不允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以確保安全、可靠、誤差小。（4） 粗基準(zhǔn)在一般情況下只允許在第一道工序中使用一次，盡量避免重復(fù)使用。精基準(zhǔn)選擇原則：（1） 基準(zhǔn)重合的原則。盡量選擇工序基準(zhǔn)（或設(shè)計基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。（2） 基準(zhǔn)不變原則。盡可能使各個工序的定位基準(zhǔn)相同。（3） 互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則。當(dāng)兩個表面互為位置精度要求較高時，則兩個表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，可

21、以不斷提高定位基準(zhǔn)的精度，保證兩個表面之間互為位置精度。（4） 自為基準(zhǔn)的原則。當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而均勻時，可選擇加工表面本身為精基準(zhǔn)，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。（5） 應(yīng)能使工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單。一般常采用面積大、精度較高和粗糙度較低的表面為精基準(zhǔn)。5.4 零件加工表面加工方法的選擇應(yīng)遵循哪些原則？答：1）首先根據(jù)被加工表面的質(zhì)量要求，確定其最終精加工方法；然后再根據(jù)加工經(jīng)濟(jì)精度，依次確定前面工序或工步的加工方法。2）確定加工方法時要考慮工件材料的性質(zhì)。3）選擇加工方法時要考慮到生產(chǎn)類型。4）選擇加工方法時要考慮工件的結(jié)構(gòu)特點和表面特點。5）選擇加工方法時要考慮工廠現(xiàn)有

22、設(shè)備情況和技術(shù)條件。5.8 什么叫工序集中？什么叫工序分散？什么情況下采用工序集中？什么情況下采用工序分散？ 答：（1）工序集中是指在每道工序中安排有較多的加工內(nèi)容，而多刀同時加工的集中稱為工藝集中，多刀或多面依次加工的集中稱為組織集中；而工序分散則相反。（2）在單件小批量生產(chǎn)中，一般采用通用設(shè)備和工藝裝備，盡可能在一臺機(jī)床上完成較多的表面加工，尤其是對重型零件的加工，為減少裝夾和往返搬運(yùn)的次數(shù)，多采用工序集中的原則。要大批、大量生產(chǎn)中，常采用高效率的設(shè)備和工藝裝備，如多刀自動機(jī)床、組合機(jī)床及專用機(jī)床等，采用工序集中加工。（3）有的工件因結(jié)構(gòu)關(guān)系，各個表面不便于集中加工，如活塞、連桿等可采用效

23、率高，結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工藝裝備，按工序分散的原則進(jìn)行生產(chǎn)。5.14 毛坯為35mm棒料，批量生產(chǎn)時其機(jī)械加工過程如下所述，試分析其工藝過程的組成。在鋸床上切斷下料，車一端面鉆中心孔，調(diào)頭，車另一端面鉆中心孔，在另一臺車床上將整批工件螺紋一這都車至30mm，調(diào)頭再調(diào)車刀車削整批工件的18mm外圓，又換一臺車床車20mm的外圓，在銑床上銑兩平面，轉(zhuǎn)90度后，銑另外兩平面。最后，車螺紋，倒角。工序號工序名稱工作地點1車端面、鉆中心孔鋸床2車外圓車床3車外圓車床4銑平面銑床5倒角、車螺紋車床5.19 在加工5.38所示零件時，圖樣要求保證尺寸，因這一尺寸不便于測量，只能通過度量尺寸L來間接保證，試

24、求工序尺寸L及其公差。解（1）尺寸 6=L+26-36L=16mm（2）公差0.1-ESx+0.05-(-0.05)ESx=0-0.1=-0.05+ EIx-0EIx=-0.05mm所求工序尺寸為mm，公差5.23 試判別圖5.41中各尺寸鏈哪些是增環(huán)？哪些是減環(huán)？（a） 增環(huán)：A1 、A3、A5；減環(huán)：A2、A4 .（b） 增環(huán)：B2 、B4、B6；減環(huán)：B1 、B3、B5.（c） 增環(huán)：C1 、C2 、C4 、C7 、C9 、C10 、C11 ；減環(huán)：C3 、C5 、C6 、C8.6.2 什么是定位？簡述工件定位的基本原理。答： 工件在機(jī)床上加工時，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，必須使工件在

25、機(jī)床上相對刀具占有正確的位置，這個過程稱為定位。用正確分布的六個支撐點來限制工件的六個自由度，使工件在夾具中得到正確位置的規(guī)律，稱為六點定位原理。6.9 根據(jù)六點定位原理，分析6.52中所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。答：（a） 擋塊消除了x的移動，三爪卡盤消除了y、z的移動。（b） 三爪卡盤消除了y、z的移動，頂尖消除了x的移動和y、z的轉(zhuǎn)動。（c） 頂尖消除了x的移動和y、z的轉(zhuǎn)動，另外一個定位元件消除了y、z的移動。（d） 頂尖消除了x的移動，另外一個定位元件消除了y、z的移動和y、z的轉(zhuǎn)動。（e） 中心架消除了y、z的移動和y、z的轉(zhuǎn)動。（f） 該定位元件消除了x、y、z的移動和y、z的轉(zhuǎn)動。（g） 同（d）。（h） 該定位元件消除了x、y、z的移動和y、z的轉(zhuǎn)動。（i）